天然气长输管道高后果区风险评价体系研究

张勇 陈美宝 王臣

摘要：本文通过查阅相关文献，询问调查以及结合安全管理专家的意见，以改进的肯特评分法构建作业安全感的评价指标体系。然后，应用AHP法，确定指标权重，建立天然气长输管道高后果区风险评价体系，评判风险等级。并将该模型运用到具体工程实例中，以此来验证该模型的可行性与可操作性。为企业安全生产管理提供参考。

Abstract： This paper examines the relevant literature， asks the survey and combines the opinions of safety management experts， and builds an evaluation index system for operational safety with the improved Kent score method. Then， the AHP method is used to determine the index weights， establish a high-impact area risk assessment system for natural gas long-distance pipelines， and judge the risk level. The model is applied to specific engineering examples to verify its feasibility and operability. This paper can provide reference for enterprise safety production management.

关键词：高后果区;改进肯特评分法;AHP法;风险评价

Key words： HCAs;improved Kent score;AHP method;risk assessment

中图分类号：TE973                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）11-0032-05

0  引言

管道是油气资源输送的主要工具，随着油气资源需求增长，油气管道总里程快速增加，管道运输已成为国民经济和社会发展的重要“生命线”。据统计，至2017年，我国油气管道总里程达到了13.31万公里，呈现出大口径、高压力、网络化的趋势[1]。管道一旦失效，将引发火灾爆炸等恶性事故，对自然环境、社会生活、人身安全造成极大危害，尤其是管道高后果区（High Consequence Areas，简称HCAs）。管道高后果区是指管道泄漏会严重危及公众安全或造成较大环境破坏的区域[2]。

我国油气管道事故发生的频率，远远高出欧美，超过欧美国家的10倍左右，据有关统计显示，我国自1995年以来共发生各类管道安全事故1000多起[3]。形势不容乐观。例如：2016年7月20日，“川气东送”管道恩施市崔家坝镇水田坝村和公龙坝村干丘包组发生爆炸燃烧，造成2人死亡，3人受伤;2017年7月4日，吉林松原燃气管道泄漏抢修时发生爆炸，造成5人死亡89人受伤;2018年6月10日，中石油天然气输气管道贵州晴隆县沙子镇三合村蒋坝营处发生燃爆，造成24人受伤。

我国针对油气管道HCAs的研究仅限于识别、潜在影响区域的探讨。近几年油气管道事故不断，造成了严重的人员伤亡、财产损失，以及社会影响，根据目前研究中的不足结合实际情况，考虑到油气管道HCAs的安全运行、周边区域的安全規划和公众的生命财产安全，合理的建立天然气长输管道HCAs风险评价体系已成为油气管道完整性管理领域亟待解决的重要课题。

1  评价指标体系的建立

天然气长输管道HCAs风险评价与长输管道风险评价的区别主要有：

①长输油气管道一般是位于郊外人口稀少的地区，周边密集建筑物少，安全间距大，发生事故也不会造成人员的大量伤亡;但随着我国城镇化的发展，管道周边环境变得越来越复杂，开始与供水、供气等城市管网交叉重叠，穿越人口密集的生活场所，建筑物占压等风险使之产生极大地安全隐患，所以合理规划是减少事故发生的重要因素之一[3]。

②长输管道HCAs一旦发生泄漏、火灾、爆炸等事故，由于管道周边环境的不可控制性，若应急救援不力，不仅使周边环境遭到严重污染，还将扰乱公众的日常生活。所以完善应急预案体系，是保障居民安全，减轻事故后果严重度的重要一环[3]。

传统肯特评分法是基于长输管道构建的，不能直接应用在天然气长输管道HCAs风险评价分析上，结合国内天然气长输管道HCAs的实际情况，根据管道生命全周期管理，分别在四个指标的前后加上规划指标和应急指标，如图1所示，六个指标的指数和分值在0～600分之间[4]。

1.1 指标评分

本次共建立6个一级指标、24个二级指标、37个三级指标，分别进行评分，最后计算出总分数。

1.2 泄漏后果指数

泄漏后果指数=介质危险分/泄漏影响系数

泄漏影响系数=泄漏分/人口状况分

1.3 相对风险值以及风险等级评定

计算HCAs管段的相对风险值，其最好与最坏情况下的相对风险数的范围如表1所示。国内对油气管道风险评价的风险等级研究大多采用Schlechter等提出来的风险评价指数值标准[5]，见表2所示。

2  天然气长输管道高后果区模糊综合评判

2.1 AHP法确定权重

层次分析法（简称AHP方法）是把定性与定量分析相结合的系統决策方法，主要应用在系统分析、风险评价、企业管理等领域，特别适用于不同层次结构构成，影响因素较多，决策结果直接量化困难的场[4]。

2.1.1 建立层次结构模型

建立的天然气长输管道HCAs风险评价指标体系，其结构可划分为目标层A（天然气管道长输管道HCAs风险评价），准则层为B19（规划指标），B2（第三方破坏指标），B3（腐蚀指标），B4（误操作指标），B59（设计指标），B6（应急指标）六项指标因素。指标层为在六项指标的基础上建立的底层指标 ，最终共同构建出所需的层次结构模型。

2.1.2 构建判断矩阵

2.1.3 一致性检验

2.2 模糊综合评价方法简介

由于管道在其生命全周期管理中存在许多致使管道失效的模糊因素，在风险评价中，这些因素不能被精确化。采用模糊数学理论，可使评判结果所有可能取值具有连续性，评价结果更加符合客观实际。

2.2.1 确定评价对象的因素论域

3.2 相对风险值计算

3.2.1 非模糊风险因素指数值的计算

按照权重确定的评分标准与已识别出的HCAs管段，在对非模糊风险因素进行计算的时候，将风险因素的总体分值设为600分，即三级风险因素所有指数的和在600分以内。在权重确定的情况下，邀请专家进行打分，将结果以平均处理的方法确定。如表5所示。

根据打分表的数值最终能够得出非模糊风险因素的指数数值为373。

3.2.2 模糊风险因素分值的计算

不同管道模糊因素的失效权重可依据权重和层次分析法得出。其中当地治安的权重值为0.0263，巡线质量的权重值为0.0444，员工素质培训的权重值为0.0973，日常应急管理的权重值为0.0674，应急保障的权重值为0.2128，信息监测的权重值为0.1341，信息报送的权重值为0.0845，事件预警的权重值为0.0781，指挥协调的权重值为0.1212，抢险救援的权重值为0.0935，信息发布的权重值为0.0398，现场清理的权重值为0.0759、人员抚恤0.0253。

模糊风险因素的权重值确定好以后，得出了模糊风险因素的总体分配分值为88。将需要计算的模糊因素评价等级分为4个等级，假如模糊因素总体分值为a，那么专家对其评分集可用X=（a，aX70%，aX30%，0）来计算。其风险因素的评价集X可以表示为：X=（88，88×70%，88×30%，0）

3.2.3 总指数的计算

非模糊因素及模糊因素最后得分值，由上文不难得出为430.38分，同理可得其余高后果区管段得分。

3.2.4 相对风险分值的计算

该管道输送的介质是天然气，依据肯特法规定的燃气泄漏取值准则可得到，天然气危害分值为7分，气体泄漏分值为4分，HCAs的人口分数根据其等级将HCA1、HCA2、HCA3、HCA4、HCA5、HCA7、HCA8、HCA9、HCA11、HCA14为4分，HCA6、HCA13为3分，HCA10、HCA12为1分。由泄漏分数与人口状况分的比值即可得到泄漏影响系数和相对风险值。

由图结果可以看出，各HCAs管段的风险水平，是依据各HCAs管段风险发生概率与后果分析的综合得分。各HCAs管段现阶段的安全水平和其风险值得分成正比，其相对风险值能很好的反映管道的安全水平。

4  结论

根据本文介绍的天然气HCAs风险评价指标体系得出的各HCAs管段风险分值，即能明确的知道各HCAs管段风险水平高低，与现场实际风险情况相符，取得了相互印证。该评价结果科学的验证了该评价体系的合理性和适用性，为管道公司下一步有针对的进行检测、管理和维护工作做好了准备。

参考文献：

[1]白嘉棋.我国油气管道的建设现状与发展趋势浅析[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2016（02）：98.

[2]王帅，张乃禄，王萌，等.吴起-延炼输油管道高后果区风险模糊评价[J].西安石油大学学报（自然科学版），2016，31（1）：62-67.

[3]狄莎莎.城镇油气管道风险评价指标体系研究[D].北京：中国地质大学，2017.

[4]丁浩.A市天然气管网风险分析与评价[D].西安：西安建筑科技大学，2018.

[5]邵必林，马维平，张志霞.基于模糊指数法的油气管道风险评价研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2006，6：804-808.